Modulares Bauen: Vorteile, Herausforderungen & digitale Lösungen

Die Baubranche hat mit Herausforderungen wie steigenden Baukosten, ambitionierten Nachhaltigkeitszielen und Fachkräftemangel zu kämpfen. Gleichzeitig sollen Bauobjekte wie dringend benötigte Wohnungen möglichst schnell und kostengünstig entstehen. Als Alternative zum konventionellen Bauen kann modulares Bauen ein probates Mittel sein, um diese Herausforderungen zu meistern. Die industrielle Vorfertigung ganzer Raummodule verspricht nicht nur eine bessere Bauplanung und schnellere Projektumsetzung, sondern zeigt auch neue Wege für ein ressourcenschonendes und effizientes Bauen. Doch was ist eigentlich modulares Bauen und wie unterscheidet es sich von anderen industriellen Bauweisen wie dem seriellen Bauen oder der Fertigteilbauweise? Dieser Beitrag liefert ihnen die Antworten auf diese Fragen. Er beleuchtet die Vor- und Nachteile des modularen Bauens, zeigt, welche Rolle der Modulbau für die Nachhaltigkeit des Bauens spielt, und erklärt, wie digitale Lösungen wie RIB One Prefab oder RIB iTWO Sie bei der Modulbauweise unterstützen.

Was ist modulares Bauen?

Beim modularen Bauen werden Gebäude aus industriell vorgefertigten Raumeinheiten zusammengesetzt. Die Module haben einen hohen Vorfertigungsgrad und besitzen bereits innere Installationen. Sie werden zur Baustelle transportiert und dort zum Gebäude zusammengefügt.

Bei den Modulen handelt es sich um komplette Raum- oder Geschosszellen, die unter kontrollierten Bedingungen in Fabriken industriell vorproduziert werden. Das ist ein wesentlicher Unterschied zum konventionellen Bauen, bei dem die meisten Arbeiten vor Ort auf der Baustelle erfolgen. Die räumlich und funktional vollständigen Raumeinheiten der Modulbauweise verfügen beispielsweise über Fenster, Dämmung, Sanitäranlagen, Elektroinstallationen, Bodenbeläge und andere Installationen oder Ausstattungen. Per Schwertransport werden die Module auf die Baustelle transportiert und dort mithilfe von Baukränen zu einem fertigen Gebäude zusammengefügt. Die konstruktive Qualität der zusammengesetzten Bauten ist vergleichbar mit der von konventionell errichteten Gebäuden. Das modulare Bauen eignet sich optimal für Objekte, die sich aus vielen ähnlichen Raum- und Funktionseinheiten zusammensetzen. Das sind beispielsweise Wohnsiedlungen, Büro- und Geschäftsgebäude, Schulen, Pflegeheime, Hotels und ähnliche Gebäudearten.

Modulares Bauen ist eng mit dem Prinzip der Vorfertigung verbunden. Sie ist eine konsequente und fortschrittliche Form der Anwendung der Vorfertigung. Durch das serielle Erstellen von kompletten Raumeinheiten trägt das modulare Bauen wesentlich zur Weiterentwicklung der industriellen Vorfertigung bei. Die Modulbauweise maximiert den Vorfertigungsgrad und verschiebt große Teile des Bauprozesses und der Wertschöpfung von der Baustelle in die Fabrik. In der Vorfertigung werden modernste Automatisierungstechnologien und fortschrittliche Planungsmethoden wie BIM angewandt. Das beschleunigt den Wandel zu mehr industrieller Vorfertigung auch in anderen Bereichen des Bauwesens. Modulares Bauen steht damit sinnbildlich für den Fortschritt der Vorfertigung im Bauwesen und ist ein Impulsgeber für die Transformation traditioneller Bauformen hin zu industriellen, ressourcenschonenden und digitalisierten Methoden.

Die Idee des modularen Bauens ist nicht neu. Schon Leonardo da Vinci beschäftigte sich im 15. Jahrhundert mit der Idee, Gebäude aus vorgefertigten Elementen zusammenzusetzen. Im 19. Jahrhundert entwickelte der britische Zimmermann Henry Manning vorgefertigte Holzhäuser, die vor allem in die britische Kolonie Australien exportiert und dort errichtet wurden. In den 1920er-Jahren begeisterten sich auch Walter Gropius und die Bauhausschule sowie Ludwig Mies van der Rohe und der Deutsche Werkbund für diese neuartige Bauweise. Sie legten letztendlich den Grundstein für das modulare Bauen, das durch die Wohnungsnot der Nachkriegszeit an Bedeutung gewann. Seit den 2000er-Jahren sorgen digitale Planungsprozesse und neue Fertigungstechniken für eine Renaissance des modularen Bauens.

Abgrenzung zum seriellen Bauen und zur Fertigteilbauweise

Modulares Bauen wird manchmal als serielles Bauen bezeichnet. Die beiden Begriffe sollten aber nicht synonym verwendet werden, denn sie lassen sich klar voneinander abgrenzen. Der Begriff des seriellen Bauens ist weiter gefasst. Er bezieht sich darauf, dass bestimmte Bestandteile eines Gebäudes in Serie gefertigt und vor Ort zusammengesetzt werden. Die Serienfertigung kann sich auf alle Arten von vorgefertigten Bauteilen, Gebäudeelementen und andere Arten von Komponenten beziehen. Es muss sich nicht wie bei der Modulbauweise um komplette, mit Installationen ausgestattete Raumeinheiten handeln. Durch die Serienfertigung von Bauteilen und die Wiederholbarkeit der Produktion lassen sich Skaleneffekte erzielen, die die Effizienz der Bauprozesse steigern, Kosten senken und Bauzeiten verkürzen.

Modulares Bauen geht auch deutlich über die klassische Fertigbauweise hinaus. Ein modular erstelltes Gebäude ist kein Fertigteilhaus. Beim modularen Bauen werden nicht nur einzelne Elemente wie Wände oder Decken, sondern komplette Raumeinheiten inklusive Installationen und Ausstattung im Werk vorproduziert, in einem Stück zur Baustelle gebracht und dort zusammengefügt. Arbeiten, die bei der Fertigbauweise noch auf der Baustelle stattfinden müssen, können bei der Modulbauweise bereits bei der Vorfertigung im Werk erfolgen. Witterungsbedingte Verzögerungen, wie sie bei der Fertigbauweise nach wie vor auftreten können, fallen größtenteils weg und Bauzeiten werden verkürzt.

Was sind die Vorteile des modularen Bauens?

Modulares Bauen bietet eine ganze Reihe von Vorteilen. Die moderne Bauweise verkürzt Bauzeiten, bietet eine hohe, überprüfbare Qualität, steigert die Effizienz der Bauprozesse und ermöglicht eine optimale Kostenkontrolle. Im Detail lassen sich für das modulare Bauen diese Vorteile nennen:

• Kürzere Bauzeiten: Die standardisierte, industrielle Vorfertigung kann ganzjährig und witterungsunabhängig parallel zur Baustellenvorbereitung erfolgen. Zusammen mit der schnellen Montage vor Ort verkürzt das im Vergleich zum konventionellen Bauen die Bauzeit drastisch um 50 bis 70 Prozent. Witterungsbedingte Verzögerungen sind minimiert.
• Höhere Planungs- und Kostensicherheit: Die Wiederholbarkeit der standardisierten, industriellen Modulfertigung ermöglicht sehr genaue Baukalkulationen und Terminplanungen.
• Höhere Qualität: Industrielle Standards und automatisierte Prozesse unter kontrollierten Fabrikbedingungen ermöglichen eine präzise und qualitativ hochwertige Fertigung der Raumeinheiten und machen aufwendige Nachbesserungen überflüssig.
• Nachhaltigere Bauprozesse: Die serielle Fertigung erfolgt ressourcenschonend, verursacht weniger Abfall und benötigt weniger Energie. Module können bei Bedarf nach ihrer Nutzung zerlegt und Materialien erneut verwendet werden.
• Reduzierte Baustellenbelastung: Kürzere Montagezeiten vor Ort senken die Belastungen, zum Beispiel durch Lärm oder Schmutz, auf der Baustelle und für die Anwohner. Auch Unfallrisiken sind reduziert.
• Weniger Einschränkungen durch den Fachkräftemangel: Die industrielle Vorfertigung der Module und ihr baukastenartiges Zusammenfügen erfordern weniger Arbeitskräfte auf der Baustelle.
• Flexibilität der Modulgestaltung und -verwendung: Die Module lassen sich flexibel nach verschiedenen Anforderungen gestalten, erweitern, anpassen und anordnen. Sie sind auch für andere Standorte oder Projekte wiederverwendbar. Selbst Anpassungen in der Nutzungsphase wie Anbauten, Aufstockungen oder Nutzungsänderungen sind realisierbar.

Welche Nachteile hat die Modulbauweise?

An dieser Stelle soll nicht verschwiegen werden, dass modulares Bauen trotz der vielen Vorteile auch mit einigen Nachteilen verbunden ist. Beispielsweise sind die Gestaltungsmöglichkeiten im Vergleich zum konventionellen Bauen deutlich eingeschränkt. Denn trotz der flexiblen Anpassungsmöglichkeiten der Raummodule bestehen hinsichtlich individueller Anforderungen weniger Freiheitsgrade als bei der klassischen Bauweise. Nicht jedes Bauprojekt oder Design lässt sich mit der Modulbauweise umsetzen. So stößt die Modulbauweise bei besonders kreativen Bauentwürfen schnell an ihre gestalterischen Grenzen. Hinsichtlich der Formen und Größendimensionen der Module und Gebäude bestehen ebenfalls gewisse Einschränkungen. Die Raumeinheiten müssen sich noch zur Baustelle transportieren lassen und sind nicht in beliebigem Umfang stapelbar. Mit zunehmender Gebäudehöhe wird das mehrgeschossige Bauen technisch anspruchsvoller und komplexer.

Modulares Bauen hat auch den Nachteil, dass sich nicht jedes Grundstück für diese Art des Bauens eignet. Zum einen muss das modulare Bauen am vorgesehenen Ort von den Behörden zugelassen sein, zum anderen müssen bestimmte Anforderungen hinsichtlich der Grundstückseigenschaften erfüllt sein. Beispielsweise kommt konventionelles Bauen mit Höhenunterschieden eines Grundstücks oft besser zurecht als die Modulbauweise.

Ein weiterer Nachteil ist der Aufwand, der durch den Transport und das Zusammenfügen der Raummodule entsteht. Es sind eine präzise geplante Logistik für die Sondertransporte und geeignete Transportmittel und Kräne notwendig. Diese verursachen zusätzliche Kosten. Darüber hinaus sind Sondertransporte häufig mit langwierigen Genehmigungsprozessen und Umweltbelastungen verbunden. Im städtischen Raum kann der Transport zur Baustelle zu einer besonderen Herausforderung werden.

Unbestritten ist auch, dass modulares Bauen zu Beginn mit einem höheren Planungsaufwand verbunden ist. Planungen, Abstimmungen und technische Detailfragen müssen sehr früh abgeschlossen sein, da ein Großteil der Fertigung bereits vor der eigentlichen Bauphase stattfindet. Im Nachhinein lassen sich Änderungen nur noch mit hohem Aufwand umsetzen. Die wirtschaftlichen Vorteile des modularen Bauens zeigen sich daher erst bei größeren Stückzahlen. Bei kleineren oder einmalig stattfindenden Projekten sind die Kosten- und Zeitersparnisse unter Umständen deutlich geringer.

Modulares Bauen hat manchmal noch sowohl bei den Bauherren als auch bei den Investoren mit Akzeptanz- und Imageproblemen zu kämpfen. Die Modulbauweise wird als eine qualitativ minderwertige, temporäre Lösung betrachtet, obwohl das definitiv schon lange nicht mehr der Fall ist.

Modulares Bauen und Nachhaltigkeit

Modulares Bauen trägt auf mehreren Ebenen und in allen Phasen eines Bauprojekts von der Materialbeschaffung über den Herstellungsprozess bis zur Nutzungsphase und dem späteren Rückbau zur Nachhaltigkeit im Bauwesen bei.

Die Modulbauweise ist ressourcenschonend, denn die industrielle Vorproduktion in einer Fabrik erlaubt eine exakte Mengenberechnung und eine präzise Verwendung von Baumaterialien. Abfall oder Verschnitt und unnötiger Materialverbrauch sind im Vergleich zur konventionellen Baustellenfertigung deutlich reduziert. Trotzdem anfallende Abfälle lassen sich sortenrein trennen und recyceln. Darüber hinaus verringert die Verlagerung von Arbeiten in eine Fabrik den Energieverbrauch und senkt Lärm-, Staub- und CO2-Emissionen.

Modulares Bauen eignet sich sehr gut für den Einsatz von Materialien, die CO2 binden und einen niedrigeren ökologischen Fußabdruck hinterlassen wie Holz oder recycelte Baustoffe. Insgesamt fördert die Modulbauweise die Kreislaufwirtschaft und die Wiederverwendung von Rohstoffen. Oft lassen sich Module nach dem Nutzungsende wiederverwenden, zurückbauen oder einzelne Bauteile recyceln. Das fördert das zirkuläre Bauen, das den Materialverbrauch und Abfall reduziert, indem es Rohstoffe und Materialien möglichst lange im Kreislauf hält.

Die hohe Qualität der Modulbauweise führt zu weniger Baumängeln und macht Reparaturen oder Nacharbeiten überflüssig. Das führt ebenfalls zu Ressourceneinsparungen.

Digitale Prozesse und Softwarelösungen wie RIB iTWO tragen auch zur Nachhaltigkeit des modularen Bauens bei. Sie erlauben umfassende Planungen und Berechnungen zur Nachhaltigkeit über den kompletten Lebenszyklus eines Bauobjekts hinweg. RIB iTWO betrachtet dabei nicht nur die reine Baukonstruktion hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit, sondern auch die baubetrieblichen Prozesse inklusive der verwendeten Bauverfahren, des Geräteeinsatzes und der Logistik. Da mit RIB iTWO neben Terminen, Kosten und Qualitäten die Nachhaltigkeit als eine zusätzliche Steuerungsebene im digitalen Projektlebenszyklus implementiert wird, lassen sich Bauprojekte CO2-reduziert, lebenszyklusorientiert und klimaoptimiert planen und ausführen.

Was sind die Herausforderungen des modularen Bauens?

Damit modulares Bauen gelingt, sind planerische und technische Herausforderungen zu bewältigen. Softwarelösungen wie RIB One Prefab (ehemals iTWO Smart Production) unterstützen Sie dabei und sorgen für einen durchgängigen, digitalisierten Workflow in der Vorfertigung. RIB One Prefab ist eine führende Lösung für alles, was mit der Vorfertigung im Bauwesen zu tun hat. Sie stellt ein IT-System mit zentraler Datenbank zur Verfügung, das den gesamten Produktionsprozess abdeckt und eine durchgängige Automatisierung der Aufgaben ermöglicht.

Eine der zentralen Herausforderungen des modularen Bauens ist, dass sich die Planungs- und Bauprozesse des konventionellen Bauens nicht eins zu eins übertragen lassen. Es sind frühe und präzise Detailplanungen notwendig. Viele Entscheidungen müssen schon in der Entwurfsphase, noch vor dem Produktionsstart, getroffen werden. Für spätere Änderungen bleibt wenig Spielraum. Modellorientiertes Planen bietet geeignete Lösungen für das modulare Bauen und die Vorfertigung. Mithilfe digitaler Modelle lassen sich Planungen mit hohem Detaillierungsgrad durchführen. RIB One Prefab ermöglicht eine BIM-gestützte, kollaborative Planung und Koordination des gesamten Produktionsprozesses inklusive Ressourcenplanung, Logistik und Montage.

Weitere Herausforderungen des modularen Bauens sind Schnittstellenprobleme und fehlende Standardisierungen. Bei der Koordination und Abstimmung von Modulen, Installationstechnik und der späteren Montage vor Ort drohen viele Fehlerquellen, die sich mit den standardisierten Bauteilkatalogen und den durchgängigen Daten von RIB One Prefab minimieren lassen.

Auch die Logistik und die Montage stellen die Planer und ausführenden Unternehmen vor Herausforderungen. Große Raummodule müssen oft über weite Strecken transportiert werden. Das kann logistisch und genehmigungstechnisch aufwendig sein. Gleichzeitig müssen müssen im Baustellenmanagement die entsprechenden Vorbereitungen getroffen und Gerätschaften vorhanden sein, um die Module zeitnah zu montieren. Mit der integrierten Montage- und Lieferplanung von RIB One Prefab lässt sich eine Just-in-time-Lieferung und -Montage realisieren.

Neben diesen technischen und planerischen Herausforderungen hat das modulare Bauen teilweise noch mit Qualitätsbedenken und niedriger Akzeptanz zu kämpfen. Nicht selten wird der Modulbau trotz hoher Qualität noch als „Billigbauweise“; wahrgenommen. Um diese „kulturellen Hürden“ zu überwinden, sind die über unsere Softwarelösungen bereitgestellten digitalen Qualitätskontrollen und transparenten Nachweise nutzbar.

Entdecken auch Sie, welches Potenzial in der Industrialisierung des Bauens und in der Modulbauweise steckt. Wenn Sie mehr über unsere Softwarelösungen für modulares Bauen erfahren möchten, buchen Sie jetzt einen Termin für eine kostenlose Produktdemo! Sie erleben live, wie digitale Tools wie RIB One Prefab die Prozesse des modularen Bauens intelligent steuern, miteinander vernetzen und automatisieren.

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